Question

原來靜止在勻強磁場中的放射性元素的原子核A，發(fā)生衰變后放出的一個射線粒子和反沖核都以垂直于磁感線的方向運動，形成如圖所示的8字型軌跡，已知大圓半徑是小圓半徑的n倍，且繞大圓軌道運動的質(zhì)點沿順時針方向旋轉(zhuǎn)．那么：
（1）該勻強磁場的方向一定是垂直于紙面向

外

．
（2）原子核A的原子序數(shù)是

2n+2

．
（3）沿小圓運動的是

反沖核

．
（4）其旋轉(zhuǎn)方向為

順時針

．

Answer 1

分析：核衰變過程動量守恒，反沖核與釋放出的粒子的動量大小相等，結(jié)合帶電粒子在勻強磁場中圓周運動的半徑公式可得小粒子與反沖核的電荷量之比，分析α粒子和β粒子與反沖核半徑關(guān)系，根據(jù)洛倫茲力分析運動軌跡是內(nèi)切圓還是外切圓，判斷是哪種衰變．

解答：解：放射性元素放出α粒子時，α粒子與反沖核的速度相反，而電性相同，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個粒子的軌跡應為外切圓，原子核的衰變過程滿足動量守恒，可得兩帶電粒子動量大小相等，方向相反．
（1）由左手定則可知勻強磁場的方向一定是垂直于紙面向外；
（2）由帶電粒子在勻強磁場中圓周運動的半徑公式可得：r=

mv

qB

，就動量大小而言有m₁v₁=m₂v₂，大圓是α粒子的，所以新生成核的電荷數(shù)即原子序數(shù)為2n，原子核A的原子序數(shù)是2n+2；
（3）沿小圓運動的是反沖核；
（4）由左手定則知反沖核的旋轉(zhuǎn)方向為順時針．
故答案為：（1）外，（2）2n+2，（3）反沖核，（4）順時針

點評：原子核的衰變過程類比于爆炸過程，滿足動量守恒，而帶電粒子在勻強磁場中圓周運動的半徑公式中的分子恰好是動量的表達式，要巧妙應用